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基于动量迭代快速梯度符号的SAR-ATR深度神经网络黑盒攻击算法

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雷达学报（中英文） 2024年第3期13卷 714-729页

作者：万烜申刘伟牛朝阳卢万杰中国人民解放军战略支援部队信息工程大学数据与目标工程学院郑州450000

合成孔径雷达自动目标识别(SAR-ATR)领域缺乏有效的黑盒攻击算法,为此,该文结合动量迭代快速梯度符号(MI-FGSM)思想提出了一种基于迁移的黑盒攻击算法。首先结合SAR图像特性进行随机斑点噪声变换,缓解模型对斑点噪声的过拟合,提高算法... 详细信息

合成孔径雷达自动目标识别(SAR-ATR)领域缺乏有效的黑盒攻击算法,为此,该文结合动量迭代快速梯度符号(MI-FGSM)思想提出了一种基于迁移的黑盒攻击算法。首先结合SAR图像特性进行随机斑点噪声变换,缓解模型对斑点噪声的过拟合,提高算法的泛化性能;然后设计了能够快速寻找最优梯度下降方向的ABN寻优器,通过模型梯度快速收敛提升算法攻击有效性;最后引入拟双曲动量算子获得稳定的模型梯度下降方向,使梯度在快速收敛过程中避免陷入局部最优,进一步增强对抗样本的黑盒攻击成功率。通过仿真实验表明,与现有的对抗攻击算法相比,该文算法在MSTAR和FUSAR-Ship数据集上对主流的SAR-ATR深度神经网络的集成模型黑盒攻击成功率分别提高了3%~55%和6.0%~57.5%,而且生成的对抗样本具有高度的隐蔽性。

关键词：合成孔径雷达目标识别黑盒攻击拟双曲动量算子斑点噪声变换

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基于空间拓扑条件控制的等高线化简方法

地球信息科学学报 2024年第7期26卷 1659-1671页

作者：李元復孙群温伯威周炤朱蕊中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院郑州450052

等高线是地形图上的重要要素之一,其化简过程需要兼顾主要地形结构特征的保持、数据精度的控制以及相交和视觉混淆的避免等问题,现有研究大多没有同时兼顾这3个方面。针对上述问题,本文在现有方法使用的误差带的基础上,进一步引入隔离... 详细信息

等高线是地形图上的重要要素之一,其化简过程需要兼顾主要地形结构特征的保持、数据精度的控制以及相交和视觉混淆的避免等问题,现有研究大多没有同时兼顾这3个方面。针对上述问题,本文在现有方法使用的误差带的基础上,进一步引入隔离带的概念,并对它们在几何中的定义进行数学描述,提出将空间拓扑条件应用于等高线化简的策略。根据这一策略,对谷地弯曲选取(Valley Bend Selection,VBS)算法和Douglas-Peucker(DP)算法进行改进,从而得到空间拓扑条件控制下的VBS(Spatial-Topologic-Condition-Controlled VBS,STCC-VBS)算法和空间拓扑条件控制下的DP(Spatial-Topologic-Condition-Controlled DP,STCC-DP)算法。最后,将这2种方法应用于1:5万比例尺地形图等高线化简生成1:10万比例尺地形图等高线的任务中,并与现有的2种单纯以误差带控制的等高线化简方法进行对比。实验结果表明,STCC-VBS算法和STCC-DP算法都有效避免了相交问题,同时以改进前的方法为参考,在算法参数相同的情况下,分别在节点约减率降低8.33%和2.06%同时,使等高线偏移率降低了22.97%和12.65%,化简效果得到显著改善。其中,STCC-VBS算法在约减54.58%的节点的同时,仍能使地形特征线保持率达到94.73%,在有效约减数据量的前提下,较好地保持了主要地形特征。2种算法在效率方面均优于2种单纯以误差带控制的等高线化简方法。

关键词：地形等高线数字高程模型制图综合线化简误差带隔离带空间拓扑条件

采用Line-CNN深度学习网络的机载点云建筑轮廓线提取

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地球信息科学学报 2024年第9期26卷 2161-2176页

作者：黄奕舒臧玉府蒋其含米文瀚南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044

城市三维模型是数字孪生、智慧城市建设的重要载体,实现建筑轮廓线的有效提取是城市高精度建模和三维测图的关键步骤。针对现有建筑物轮廓线提取效率与准确度较低的问题,本文提出了一种基于彩色机载点云的建筑轮廓线深度学习提取方法。... 详细信息

城市三维模型是数字孪生、智慧城市建设的重要载体,实现建筑轮廓线的有效提取是城市高精度建模和三维测图的关键步骤。针对现有建筑物轮廓线提取效率与准确度较低的问题,本文提出了一种基于彩色机载点云的建筑轮廓线深度学习提取方法。首先,通过垂直投影,由经过渐进形态学滤波后的建筑物彩色机载点云,分别生成描述建筑物空间信息的高程栅格图像与反映其纹理差异的可见光栅格图像;然后,利用Line-CNN深度学习网络,经过特征提取、结点预测、路线生成等过程,从栅格图像中初步提取出线段特征;最后,为有效提取轮廓线特征,提出了一套综合修剪与补全操作的优化策略,并结合高程和可见光栅格图像中的优化线段信息,获得规则且完整的建筑物轮廓线特征。经过对南京信息工程大学的机载点云数据以及ISPRS H3D 2019数据集的实验证明,该方法对机载点云建筑物轮廓线提取有效,避免了因三维点云深度学习中标定样本不足而无法直接提取的问题;能准确、完整地提取出场景中建筑物的轮廓线特征,平均准确度与完整度均高达90%,且算法较为高效,有利于大范围城市三维建模与地籍测量等相关应用。

关键词：城市高精度建模深度学习彩色机载点云高程栅格图像可见光栅格图像修剪与补全优化轮廓线特征

室内可见光通信亮度可控混合多层OFDM调制方法

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中国激光 2024年第2期51卷 97-105页

作者：任嘉伟汪涛徐志坚曲晶中国人民解放军战略支援部队信息工程大学信息系统工程学院河南郑州450001

针对室内可见光通信的通照一体需求,为实现高效数据通信和调光控制相结合,在多层非对称裁剪光正交频分复用(LACO-OFDM)信号分时正负叠加调光方法的基础上,通过在LACO-OFDM信号上叠加一个经过设计的周期信号来产生叠加的LACO-OFDM(SLACO-... 详细信息

针对室内可见光通信的通照一体需求,为实现高效数据通信和调光控制相结合,在多层非对称裁剪光正交频分复用(LACO-OFDM)信号分时正负叠加调光方法的基础上,通过在LACO-OFDM信号上叠加一个经过设计的周期信号来产生叠加的LACO-OFDM(SLACO-OFDM)信号,可以在不引入额外干扰的情况下,降低多层信号的峰均功率比。再利用正负SLACO-OFDM信号按比例结合的方式来实现混合调光。分析了通信和调光约束条件下,层间功率比例因子和混合比例因子的设置方法。提出的混合SLACO-OFDM具有更小的峰均功率比,充分利用了发光二极管(LED)整个动态范围。仿真结果表明,提出的调制方法相对于传统的多层传输方式可以获得更好的误码率性能,相对于常见调光调制方式可以获得更高的频谱效率。

关键词：光通信可见光通信调光控制峰均功率比混合多层调制

面向光学遥感卫星星上定位精度优化的轻量化矢量控制库技术

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光学学报 2024年第6期44卷 341-352页

作者：李明董杨范大昭纪松宋佳璇高定中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001

针对当前光学智能遥感卫星有限存储能力对全球控制信息的轻量化需求,提出一种面向光学遥感卫星星上定位精度优化的轻量化矢量控制库技术。首先,在地面提取完整道路网,通过道路细化、节点提取以及拓扑关系构建等处理,生成星上轻量化矢量... 详细信息

针对当前光学智能遥感卫星有限存储能力对全球控制信息的轻量化需求,提出一种面向光学遥感卫星星上定位精度优化的轻量化矢量控制库技术。首先,在地面提取完整道路网,通过道路细化、节点提取以及拓扑关系构建等处理,生成星上轻量化矢量控制库并上注卫星;其次,星上在轨提取道路结构,并利用随机游走避免道路缺失的影响,生成随机游走矢量结构;然后,引入隐马尔科夫模型,搜索对应矢量,并设计分层匹配策略以精化匹配结果,实现星上轻量化矢量控制库与随机游走矢量结构的匹配;最后,利用不同类型卫星影像进行随机游走矢量结构提取、星上矢量匹配以及定位性能分析。结果表明,所提光学遥感卫星的星上轻量化矢量控制库能够有效改善非量测光学遥感卫星定位精度,验证了其在光学智能遥感卫星中的可行性。

关键词：轻量化处理矢量控制库星上智能处理矢量匹配高分辨率光学遥感卫星

面向组网雷达干扰任务的多机伴随式编队航迹预规划方法

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系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2807-2819页

作者：邹玮琦牛朝阳刘伟王艳云湛嘉祺中国人民解放军战略支援部队信息工程大学数据与目标工程学院河南郑州450001

针对多目标突防组网雷达系统场景,为有效提高干扰效果以及突防成功率,编队航迹规划尤为重要。因此,首先构建航迹规划模型,从飞行器自身约束、航迹安全性、机间协调以及任务完成效果4个方面出发,结合多机伴随式编队及其所处环境特点,提... 详细信息

针对多目标突防组网雷达系统场景,为有效提高干扰效果以及突防成功率,编队航迹规划尤为重要。因此,首先构建航迹规划模型,从飞行器自身约束、航迹安全性、机间协调以及任务完成效果4个方面出发,结合多机伴随式编队及其所处环境特点,提出较为完备的航迹规划准则,形成一个新的整体目标函数;其次,为有效描述每架飞机的机动特性以及伴飞干扰机与目标飞机间的联系,提高算法搜索能力,提出基于多球面矢量(multi-spherical vector-based,MS)方法;为进一步提高算法的探索和开发能力,提出多面球矢量逐航迹点学习混合粒子群优化(multi-spherical vector-based hybrid particle swarm optimization with track point by track point learning,TLHPSO)算法,并将两者相结合,形成基于多面球矢量的逐航迹点学习混合粒子群优化(MS-based hybrid particle swarm optimization with track point by track point learning,MS-TLHPSO)航迹规划方法;最后,构建相应仿真场景进行验证。对比结果表明,MS方法以及TLHPSO优化算法在寻优能力上具有明显优势;同时,所提算法在不同初始场景下最优解的平均值均优于其他算法,充分说明所提算法能够在保证稳定性的前提下规划具有更高可信度的编队航迹。

关键词：组网雷达编队航迹规划准则多球面矢量逐航迹点学习

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一种融合局部异常因子的矢量建筑物群聚类方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 562-571页

作者：孟妮娜王正阳高晨博李金秋长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

地形图中建筑物群聚类特征的挖掘对实现自动制图综合和空间知识挖掘具有重要意义,而识别城市中不同分布密度、不同形态特征的建筑物多边形群落存在较大难度。提出了一种融合局部异常因子(local outlier factor,LOF)的聚类方法,以建筑物... 详细信息

地形图中建筑物群聚类特征的挖掘对实现自动制图综合和空间知识挖掘具有重要意义,而识别城市中不同分布密度、不同形态特征的建筑物多边形群落存在较大难度。提出了一种融合局部异常因子(local outlier factor,LOF)的聚类方法,以建筑物的邻接图为基础,根据相邻建筑物之间的形态因子差异和邻近距离构建特征向量,使用LOF算法动态计算特征向量的异常程度,剔除异常向量,最终得到建筑物聚类簇。选取中国上海市和长春市的建筑物数据对该方法进行了验证,通过调整LOF值上限和K邻近数取得了最终聚类结果,实验结果表明,该方法能够有效识别和区分城市中密集分布的建筑物群。为解决城市密集建筑物群聚类问题提供了新思路,验证了格式塔准则的重要性,聚类结果达到了与人类视觉认知相符的效果。

关键词：矢量建筑物多边形空间聚类局部异常因子邻接图邻近距离

面向网络流量数据增强的生成对抗网络改进研究

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计算机工程与应用 2024年第18期60卷 275-284页

作者：张雅雯张玉臣吴越李程中国人民解放军战略支援部队信息工程大学密码工程学院郑州450001

网络流量数据的高维复杂特性,使得生成对抗网络生成的网络流量数据质量较差。为了解决该问题,提出一种基于双生成器的条件映射生成对抗网络(a cGAN with projection discriminator based on double generators,PD-DcGAN)并将其应用于少... 详细信息

网络流量数据的高维复杂特性,使得生成对抗网络生成的网络流量数据质量较差。为了解决该问题,提出一种基于双生成器的条件映射生成对抗网络(a cGAN with projection discriminator based on double generators,PD-DcGAN)并将其应用于少数类流量增强。提出基于Gumbel-sigmoid分布的离散生成器,获得近似于离散数据的光滑可导分布生成离散特征,并将其与连续数据生成器并联运行,二者结果串联组合,获得数据整体分布情况;以内积形式融合条件信息和特征信息,克服传统方法出现假设空间增大的问题,缓解模型训练过程中的不稳定现象;在损失函数中引入梯度惩罚因子,将判别器梯度限定在一定范围内,有效缓解梯度爆炸。利用UNSW-NB15数据集,从生成样本质量和模型有效性两个角度检验模型性能。实验结果证明,与其他数据增强方法相比,PD-DcGAN在准确率、精确率、召回率和F1得分上分别平均提高2.72%、1.72%、1.87%和1.16%;与原始数据集相比,对难以检测的Analysis、Backdoors、Exploits、Shellcode和Worms等少数类流量检测性能提升明显,分别从不足1%分别提升至7.93%、6.53%、15.72%、14.02%和10.91%。

关键词：生成对抗网络双生成器结构数据增强不平衡数据集网络流量分类

缺失时段对黑河流域夏季FY-4AAGRI地表温度时间维重建的影响分析

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 709-724页

作者：罗雨梅祝善友李悦丽张桂欣徐永明南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044 南京信息工程大学地理科学学院南京210044

静止气象卫星产品在天气监测和气候变化应用中发挥着重要作用。受天气状况影响,静止气象卫星地表温度经常存在缺失现象,严重影响着地表温度产品的深入应用。在地表温度缺失值的时间维重建过程中,现有研究大多是比较了不同时间维重建方... 详细信息

静止气象卫星产品在天气监测和气候变化应用中发挥着重要作用。受天气状况影响,静止气象卫星地表温度经常存在缺失现象,严重影响着地表温度产品的深入应用。在地表温度缺失值的时间维重建过程中,现有研究大多是比较了不同时间维重建方法的精度,而有关数据缺失时段对模型能否有效重建的影响研究较少。本文以黑河流域为例,基于INA08温度日循环模型,通过模拟实验分析夏季FY-4A(风云4号A星)AGRI(Advanced Geostationary orbit Radiation Imager,先进的静止轨道辐射成像仪)LST(Land Surface Temperature,陆地表面温度)数据缺失对重建结果精度的影响,提出了不同缺失时段的数值替换方案,并采用真实数据对理论实验分析结果进行验证。结果表明:(1)缺失第二时段(13—15时)对重建结果的影响可忽略不计,缺失第五时段(次日0—6时)对重建结果影响最大;(2)随着缺失时段的增多,参与INA08模型拟合的遥感反演原始值减少,精度也有所下降;(3)模拟实验总结的缺失时段数值替换方案对INA08模型重建FY-4AAGRI LST具有一定指导作用,缺失时段某个时刻被替换为其他时刻地表温度后,能够显著提高缺失数据重建精度。

关键词： FY-4A AGRI 地表温度时间维重建缺失时段日变化模型黑河流域